一種鋰離子電池硅碳復(fù)合負(fù)極材料低成本制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種鋰離子電池硅碳復(fù)合負(fù)極材料低成本制備方法,包括以下步驟:(1)石墨原料純化;(2)鎂熱還原;(3)除雜;(4)表面包覆;(5)碳化;藉此,通過(guò)鎂熱反應(yīng)還原純化后原料石墨中二氧化硅后,獲得多孔硅與石墨的復(fù)合物,再進(jìn)行表面包覆,獲得用于鋰離子電池的硅碳復(fù)合負(fù)極材料。本發(fā)明方法制備獲得的復(fù)合材料中,硅均勻分布在石墨基體中,有利于提高硅的導(dǎo)電率,該材料作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí),內(nèi)層的石墨和外層包覆的碳對(duì)硅材料起連接和支撐作用,有助于緩解體積帶來(lái)的膨脹應(yīng)力,因此具有可逆容量高,循環(huán)性能好,倍率性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種鋰離子電池硅碳復(fù)合負(fù)極材料低成本制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰電池電極材料制備領(lǐng)域技術(shù),尤其是指一種鋰離子電池硅碳復(fù)合負(fù) 極材料低成本制備方法。
[0002] 背景摶術(shù) 目前,商業(yè)化的鋰離子電池的負(fù)極材料主要使用石墨材料,但是石墨材料的理論容量 低(372mAh/g),無(wú)法滿(mǎn)足高比容量鋰離子的需求。硅因具有非常高的理論比容量(約4200 mAh/g)而受到越來(lái)越多的關(guān)注,它被認(rèn)為是最有可能替代石墨負(fù)極的材料之一,然而硅基 負(fù)極卻遲遲未投入到商業(yè)化使用中。這是因?yàn)楣柙谇?脫鋰過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生約300 %的體積 膨脹/收縮,巨大的體積變化會(huì)造成硅電極的粉化剝落,使娃顆粒之間以及硅與集流體 之間失去電接觸,電極的比容量急劇下降甚至完全失效。針對(duì)硅材料的嚴(yán)重體積效應(yīng),研 究者們廣泛采用對(duì)其進(jìn)行改性以提高循環(huán)性能,其中一個(gè)有效的方法就是制備硅碳復(fù)合材 料,利用復(fù)合材料各組分間的協(xié)同效應(yīng),一方面抑制硅顆粒的粉化,另一方面避免充放電過(guò) 程中可能發(fā)生的硅顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象。
[0003] 專(zhuān)利CN1909266A公開(kāi)了一種具有納米多孔結(jié)構(gòu)的硅銅碳復(fù)合材料,由高能球磨 法制備。該材料表現(xiàn)出良好的充放電循環(huán)穩(wěn)定性,但是高能球磨法耗能高,費(fèi)時(shí),不利于大 規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004] 專(zhuān)利CN102694155A公開(kāi)了一種硅碳復(fù)合材料及其制備方法及使用該材料制備 的鋰離子電池。該硅碳復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟:(1)將一氧化硅制得的二氧化 硅包覆納米硅的復(fù)合材料、多孔性碳基體材料、過(guò)量的氫氟酸溶液混合,得到多孔性碳基體 材料孔隙間復(fù)合有納米硅粒子的復(fù)合材料;(2)用高分子聚合物包覆多孔性碳基體材料孔 隙間復(fù)合有納米硅粒子的復(fù)合材料,在惰性氣氛下,加熱得到多孔碳球包覆的硅碳復(fù)合材 料。該硅碳復(fù)合材料雖在一定程度上緩解活性顆粒在充放電過(guò)程中的粉化脫落現(xiàn)象,體積 膨脹效應(yīng)有所改善,但是該材料循環(huán)性能仍欠佳,且首次充放電效率只有70%左右,無(wú)法 滿(mǎn)足商品化要求。
[0005] 因此,開(kāi)發(fā)一種循環(huán)性能與倍率充放電性能好、首次充放電效率高、制備成本低廉 的鋰離子電池負(fù)極材料制備方法是所屬領(lǐng)域的技術(shù)難題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 有鑒于此,本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失,其主要目的是提供一種鋰離子電池 硅碳復(fù)合負(fù)極材料低成本制備方法,其能有效解決現(xiàn)有之負(fù)極材料制備耗能費(fèi)時(shí)或者循環(huán) 性能不佳的問(wèn)題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案: 一種鋰離子電池硅碳復(fù)合負(fù)極材料低成本制備方法,包括以下步驟: (1)石墨原料純化 將石墨浸漬于濃度為0. 2?6M的鹽酸溶液中浸泡一段時(shí)間后進(jìn)行過(guò)濾和烘干,獲得純 化石墨; (2) 鎂熱還原 將純化石墨與鎂粉按質(zhì)量比1:0. 05?10混合后,在保護(hù)氣氛中加熱至500? 950°C,保持1?10小時(shí); (3) 除雜 將步驟(2)獲得的產(chǎn)物冷卻后,浸入濃度為0. 2?6M的鹽酸水溶液,除去雜質(zhì),經(jīng)過(guò)濾、 清洗和干燥后獲得硅與石墨復(fù)合材料; (4) 表面包覆 將步驟(3)獲得的復(fù)合材料與碳源一起加入高速攪拌機(jī)中,攪拌速度為500?2000r/ min; (5 )碳化 將包覆有碳源的石墨置于氣氛保護(hù)爐中進(jìn)行燒結(jié),以2?25°C/min的升溫速率升 至400?1000°C并保溫4?18小時(shí)即可得到硅碳復(fù)合負(fù)極材料。
[0008] 作為一種優(yōu)選方案,步驟(1)中所述的石墨為微晶石墨、鱗片石墨中的至少一種, 其中碳含量為80?90%,二氧化硅含量為4?15%。
[0009] 作為一種優(yōu)選方案,步驟(2)和步驟(5)中使用的保護(hù)氣氛為氦氣、氮?dú)?、氬氣、?氧化碳中的至少一種。
[0010] 作為一種優(yōu)選方案,步驟(4)中所述碳源為石油浙青、煤浙青、煤焦油中的至少一 種,復(fù)合材料和碳源比例為1:0. 01?〇. 1。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果,具體而言,由上述技術(shù)方案 可知: 通過(guò)鎂熱反應(yīng)還原純化后原料石墨中二氧化硅后,獲得多孔硅與石墨的復(fù)合物,再進(jìn) 行表面包覆,獲得用于鋰離子電池的硅碳復(fù)合負(fù)極材料。本發(fā)明方法制備獲得的復(fù)合材料 中,硅均勻分布在石墨基體中,有利于提高硅的導(dǎo)電率,該材料作為鋰離子電池負(fù)極材料 時(shí),內(nèi)層的石墨和外層包覆的碳對(duì)硅材料起連接和支撐作用,有助于緩解體積帶來(lái)的膨脹 應(yīng)力,因此具有可逆容量高,循環(huán)性能好,倍率性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。
[0012] 具體而言,本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后,主要有以下效果: 1、本發(fā)明制備使用的原料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉,工藝簡(jiǎn)單。
[0013] 2、本發(fā)明直接利用石墨原料中的雜質(zhì)二氧化硅進(jìn)行鎂熱還原而得到硅,變廢為 寶。同時(shí)作為雜質(zhì)的二氧化硅在石墨原料中分布均勻,進(jìn)而得到的硅碳復(fù)合材料中硅分布 也均勻,使得材料性能均一性提高。
[0014] 3、原位復(fù)合的硅碳復(fù)合材料,由于導(dǎo)電性能和機(jī)械性能的提升,作為鋰離子電池 負(fù)極材料時(shí),循環(huán)性能與倍率充放電性能、首次充放電效率都得到很大的提升。
[0015] 為更清楚地闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征和功效,下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā) 明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是本發(fā)明之較佳實(shí)施例的制備流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 請(qǐng)參照?qǐng)D1所示,本發(fā)明揭示一種鋰離子電池硅碳復(fù)合負(fù)極材料低成本制備方 法,包括以下步驟: (1)石墨原料純化 將石墨浸漬于濃度為0. 2?6M(mol/L)的鹽酸溶液中浸泡一段時(shí)間后進(jìn)行過(guò)濾和烘 干,犾得純化石墨;該石墨為微晶石墨、鱗片石墨中的至少一種,其中碳含量為80?90%,_. 氧化娃含量為4?15%。
[0018] (2)鎂熱還原 將純化石墨與鎂粉按質(zhì)量比1:0. 05?10混合后,在保護(hù)氣氛中加熱至500? 950°C,保持1?10小時(shí),該保護(hù)氣氛為氦氣、氮?dú)?、氦氣、二氧化碳中的至少一種。
[0019] (3)除雜 將步驟(2)獲得的產(chǎn)物冷卻后,浸入濃度為0. 2?6M(mol/L)的鹽酸水溶液,除去雜 質(zhì),經(jīng)過(guò)濾、清洗和干燥后獲得硅與石墨復(fù)合材料。
[0020] (4)表面包覆 將步驟(3)獲得的復(fù)合材料與碳源一起加入高速攪拌機(jī)中,攪拌速度為500?2000r/min;所述碳源為石油浙青、煤浙青、煤焦油中的至少一種,復(fù)合材料和碳源比例為 1:0. 01 ?0? 1。
[0021] (5)碳化 將包覆有碳源的石墨置于氣氛保護(hù)爐中進(jìn)行燒結(jié),以2?25°C/min的升溫速率升 至400?1000°C并保溫4?18小時(shí)即可得到硅碳復(fù)合負(fù)極材料,氣氛保護(hù)爐中使用的保 護(hù)氣氛為氦氣、氮?dú)?、氦氣、二氧化碳中的至少一種。
[0022] 下面用具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
[0023] 實(shí)施例1 (1)石墨原料純化 將石墨浸漬于濃度為〇. 2M(mol/L)的鹽酸溶液中浸泡一段時(shí)間后進(jìn)行過(guò)濾和烘干,獲 得純化石墨;在本實(shí)施例中,該石墨為微晶石墨,其中碳含量為80%,二氧化硅含量為15%。
[0024] (2)鎂熱還原 將純化石墨與鎂粉按質(zhì)量比1:0.05混合后,在保護(hù)氣氛中加熱至500°C,保持5小 時(shí),在本實(shí)施例中,該保護(hù)氣氛為氦氣。
[0025] (3)除雜 將步驟(2)獲得的產(chǎn)物冷卻后,浸入濃度為2M(mol/L)的鹽酸水溶液,除去雜質(zhì),經(jīng)過(guò) 濾、清洗和干燥后獲得硅與石墨復(fù)合材料。
[0026] (4)表面包覆 將步驟(3)獲得的復(fù)合材料與碳源一起加入高速攪拌機(jī)中,攪拌速度為1000r/min; 在本實(shí)施例中,所述碳源為石油浙青,復(fù)合材料和碳源比例為1:0. 05。
[0027] (5)碳化 將包覆有碳源的石墨置于氣氛保護(hù)爐中進(jìn)行燒結(jié),以10°c/min的升溫速率升至 800°C并保溫10小時(shí)即可得到硅碳復(fù)合負(fù)極材料,在本實(shí)施例中,氣氛保護(hù)爐中使用的保 護(hù)氣氛為氮?dú)狻?br>
[0028] 實(shí)施例2 (1)石墨原料純化 將石墨浸漬于濃度為0. 5M(mol/L)的鹽酸溶液中浸泡一段時(shí)間后進(jìn)行過(guò)濾和烘干,獲 得純化石墨;在本實(shí)施例中,該石墨為鱗片石墨,其中碳含量為81%,二氧化硅含量為10%。
[0029] (2)鎂熱還原 將純化石墨與鎂粉按質(zhì)量比1:1混合后,在保護(hù)氣氛中加熱至550°C,保持4小時(shí), 在本實(shí)施例中,該保護(hù)氣氛為氮?dú)狻?br>
[0030] (3)除雜 將步驟(2)獲得的產(chǎn)物冷卻后,浸入濃度為0. 2M(mol/L)的鹽酸水溶液,除去雜質(zhì),經(jīng) 過(guò)濾、清洗和干燥后獲得硅與石墨復(fù)合材料。
[0031] (4)表面包覆 將步驟(3)獲得的復(fù)合材料與碳源一起加入高速攪拌機(jī)中,攪拌速度為500r/min;在 本實(shí)施例中,所述碳源為煤浙青,復(fù)合材料和碳源比例為1: 〇. 02。
[0032] (5)碳化 將包覆有碳源的石墨置于氣氛保護(hù)爐中進(jìn)行燒結(jié),以5°C/min的升溫速率升至 400°C并保溫4小時(shí)即可得到硅碳復(fù)合負(fù)極材料,在本實(shí)施例中,氣氛保護(hù)爐中使用的保 護(hù)氣氛為氮?dú)狻?br>
[0033] 實(shí)施例3 (1)石墨原料純化 將石墨浸漬于濃度為1M(mol/L)的鹽酸溶液中浸泡一段時(shí)間后進(jìn)行過(guò)濾和烘干,獲得 純化石墨;在本實(shí)施例中,該石墨為微晶石墨和鱗片石墨,其中碳含量為82%,二氧化硅含 量為13%。
[0034] (2)鎂熱還原 將純化石墨與鎂粉按質(zhì)量比1:2混合后,在保護(hù)氣氛中加熱至600°C,保持2小時(shí), 在本實(shí)施例中,該保護(hù)氣氛為氬氣。
[0035] (3)除雜 將步驟(2)獲得的產(chǎn)物冷卻后,浸入濃度為1M(mol/L)的鹽酸水溶液,除去雜質(zhì),經(jīng)過(guò) 濾、清洗和干燥后獲得硅與石墨復(fù)合材料。
[0036] (4)表面包覆 將步驟(3)獲得的復(fù)合材料與碳源一起加入高速攪拌機(jī)中,攪拌速度為1100r/min; 在本實(shí)施例中,所述碳源為煤焦油,復(fù)合材料和碳源比例為1: 〇. 03。
[0037] (5)碳化 將包覆有碳源的石墨置于氣氛保護(hù)爐中進(jìn)行燒結(jié),以2°C/min的升溫速率升至 500°C并保溫6小時(shí)即可得到硅碳復(fù)合負(fù)極材料,在本實(shí)施例中,氣氛保護(hù)爐中使用的保 護(hù)氣氛為氬氣。
[0038] 實(shí)施例4 (1)石墨原料純化 將石墨浸漬于濃度為2M(mol/L)的鹽酸溶液中浸泡一段時(shí)間后進(jìn)行過(guò)濾和烘干,獲得 純化石墨;在本實(shí)施例中,該石墨為微晶石墨,其中碳含量為83%,二氧化硅含量為11%。
[0039] (2)鎂熱還原 將純化石墨與鎂粉按質(zhì)量比1:4混合后,在保護(hù)氣氛中加熱至700°C,保持3小時(shí), 在本實(shí)施例中,該保護(hù)氣氛為二氧化碳。
[0040] (3)除雜 將步驟(2)獲得的產(chǎn)物冷卻后,浸入濃度為3M(mol/L)的鹽酸水溶液,除去雜質(zhì),經(jīng)過(guò) 濾、清洗和干燥后獲得硅與石墨復(fù)合材料。
[0041] (4)表面包覆 將步驟(3)獲得的復(fù)合材料與碳源一起加入高速攪拌機(jī)中,攪拌速度1200r/min;在 本實(shí)施例中,所述碳源為石油浙青,復(fù)合材料和碳源比例為1: 〇. 04。
[0042] (5)碳化 將包覆有碳源的石墨置于氣氛保護(hù)爐中進(jìn)行燒結(jié),以13°C/min的升溫速率升至 600°C并保溫5小時(shí)即可得到硅碳復(fù)合負(fù)極材料,在本實(shí)施例中,氣氛保護(hù)爐中使用的保 護(hù)氣氛為氦氣、氮?dú)?、氦氣、二氧化碳中的至少一種。
[0043] 實(shí)施例5 (1)石墨原料純化 將石墨浸漬于濃度為3M(mol/L)的鹽酸溶液中浸泡一段時(shí)間后進(jìn)行過(guò)濾和烘干,獲得 純化石墨;在本實(shí)施例中,該石墨為鱗片石墨,其中碳含量為85%,二氧化硅含量為7%。
[0044] (2)鎂熱還原 將純化石墨與鎂粉按質(zhì)量比1:6混合后,在保護(hù)氣氛中加熱至750°C,保持6小時(shí), 在本實(shí)施例中,該保護(hù)氣氛為氦氣。
[0045] (3)除雜 將步驟(2)獲得的產(chǎn)物冷卻后,浸入濃度為4M(mol/L)的鹽酸水溶液,除去雜質(zhì),經(jīng)過(guò) 濾、清洗和干燥后獲得硅與石墨復(fù)合材料。
[0046] (4)表面包覆 將步驟(3)獲得的復(fù)合材料與碳源一起加入高速攪拌機(jī)中,攪拌速度為1300r/min; 在本實(shí)施例中,所述碳源為煤浙青,復(fù)合材料和碳源比例為1: 〇. 06。
[0047] (5)碳化 將包覆有碳源的石墨置于氣氛保護(hù)爐中進(jìn)行燒結(jié),以15°C/min的升溫速率升至 700°C并保溫12小時(shí)即可得到硅碳復(fù)合負(fù)極材料,在本實(shí)施例中,氣氛保護(hù)爐中使用的保 護(hù)氣氛為氦氣和氮?dú)狻?br>
[0048] 實(shí)施例6 (1)石墨原料純化 將石墨浸漬于濃度為4M(mol/L)的鹽酸溶液中浸泡一段時(shí)間后進(jìn)行過(guò)濾和烘干,獲得 純化石墨;在本實(shí)施例中,該石墨為鱗片石墨,其中碳含量為86%,二氧化硅含量為10%。
[0049] (2)鎂熱還原 將純化石墨與鎂粉按質(zhì)量比1:7混合后,在保護(hù)氣氛中加熱至800°C,保持7小時(shí), 在本實(shí)施例中,該保護(hù)氣氛為氦氣、氮?dú)夂蜌鍤狻?br>
[0050] (3)除雜 將步驟(2)獲得的產(chǎn)物冷卻后,浸入濃度為5M(mol/L)的鹽酸水溶液,除去雜質(zhì),經(jīng)過(guò) 濾、清洗和干燥后獲得硅與石墨復(fù)合材料。
[0051] (4)表面包覆 將步驟(3)獲得的復(fù)合材料與碳源一起加入高速攪拌機(jī)中,攪拌速度為1500r/min; 在本實(shí)施例中,所述碳源為石油浙青和煤浙青,復(fù)合材料和碳源比例為1:0. 07。
[0052] (5)碳化 將包覆有碳源的石墨置于氣氛保護(hù)爐中進(jìn)行燒結(jié),以20°C/min的升溫速率升至 800°C并保溫12小時(shí)即可得到硅碳復(fù)合負(fù)極材料,在本實(shí)施例中,氣氛保護(hù)爐中使用的保 護(hù)氣氛為氦氣、氮?dú)?、氬氣和二氧化碳?br>
[0053] 實(shí)施例7 (1)石墨原料純化 將石墨浸漬于濃度為5M(mol/L)的鹽酸溶液中浸泡一段時(shí)間后進(jìn)行過(guò)濾和烘干,獲得 純化石墨;在本實(shí)施例中,該石墨為微晶石墨,其中碳含量為88%,二氧化硅含量為8%。
[0054] (2)鎂熱還原 將純化石墨與鎂粉按質(zhì)量比1:8混合后,在保護(hù)氣氛中加熱至900°C,保持1小時(shí), 在本實(shí)施例中,該保護(hù)氣氛為氦氣、氮?dú)夂蜌鍤狻?br>
[0055] (3)除雜 將步驟(2)獲得的產(chǎn)物冷卻后,浸入濃度為6M(mol/L)的鹽酸水溶液,除去雜質(zhì),經(jīng)過(guò) 濾、清洗和干燥后獲得硅與石墨復(fù)合材料。
[0056] (4)表面包覆 將步驟(3)獲得的復(fù)合材料與碳源一起加入高速攪拌機(jī)中,攪拌速度為1800r/min; 在本實(shí)施例中,所述碳源為石油浙青和煤浙青,復(fù)合材料和碳源比例為1:0. 09。
[0057] (5)碳化 將包覆有碳源的石墨置于氣氛保護(hù)爐中進(jìn)行燒結(jié),以23°C/min的升溫速率升至 900°C并保溫15小時(shí)即可得到硅碳復(fù)合負(fù)極材料,在本實(shí)施例中,氣氛保護(hù)爐中使用的保 護(hù)氣氛為氦氣和氮?dú)狻?br>
[0058] 實(shí)施例8 (1)石墨原料純化 將石墨浸漬于濃度為6M(mol/L)的鹽酸溶液中浸泡一段時(shí)間后進(jìn)行過(guò)濾和烘干,獲得 純化石墨;在本實(shí)施例中,該石墨為微晶石墨和鱗片石墨,其中碳含量為90%,二氧化硅含 量為4%。
[0059] (2)鎂熱還原 將純化石墨與鎂粉按質(zhì)量比1:10混合后,在保護(hù)氣氛中加熱至950°C,保持10小 時(shí),在本實(shí)施例中,該保護(hù)氣氛為氦氣、氮?dú)狻鍤夂投趸肌?br>
[0060] (3)除雜 將步驟(2)獲得的產(chǎn)物冷卻后,浸入濃度為0. 2M(mol/L)的鹽酸水溶液,除去雜質(zhì),經(jīng) 過(guò)濾、清洗和干燥后獲得硅與石墨復(fù)合材料。
[0061] (4)表面包覆 將步驟(3)獲得的復(fù)合材料與碳源一起加入高速攪拌機(jī)中,攪拌速度為2000r/min; 在本實(shí)施例中,所述碳源為石油浙青、煤浙青和煤焦油,復(fù)合材料和碳源比例為1:0. 1。
[0062] (5)碳化 將包覆有碳源的石墨置于氣氛保護(hù)爐中進(jìn)行燒結(jié),以25°C/min的升溫速率升至 1000°C并保溫18小時(shí)即可得到硅碳復(fù)合負(fù)極材料,在本實(shí)施例中,氣氛保護(hù)爐中使用的保 護(hù)氣氛為氦氣、氮?dú)?、氬氣和二氧化碳?br>
[0063] 對(duì)比例1 常規(guī)石墨材料。
[0064] 對(duì)比例2 常規(guī)使用納米硅和石墨按照一定比例混合的復(fù)合材料。
[0065] 為檢測(cè)本發(fā)明離子液體包覆石墨負(fù)極材料的鋰離子電池負(fù)極材料的性 能,用半電池測(cè)試方法測(cè)試,用以上實(shí)施例和對(duì)比例的負(fù)極材料:SBR(固含量 50%) :CMC:Super-p= 95.5 : 2 : 1.5 : 1(重量比),加適量去離子水調(diào)和成漿狀,涂 布于銅箔上并于真空干燥箱內(nèi)干燥12小時(shí)制成負(fù)極片,,電解液為1MLiPF6/EC+DEC+DMC =1 : 1 : 1,聚丙烯微孔膜為隔膜,對(duì)電極為鋰片,組裝成電池。在LAND電池測(cè)試系統(tǒng) 進(jìn)行恒流充放電實(shí)驗(yàn),充放電電壓限制在0.01?3.0V,用計(jì)算機(jī)控制的充放電柜進(jìn)行數(shù) 據(jù)的采集及控制,得到的數(shù)據(jù)如下表1所示: 表1表示的實(shí)施例1?8的制備的負(fù)極材料和對(duì)比例1、2負(fù)極材料的電化學(xué)性能
【權(quán)利要求】
1. 一種鋰離子電池硅碳復(fù)合負(fù)極材料低成本制備方法,其特征在于:包括以下步驟: (1) 石墨原料純化 將石墨浸漬于濃度為0. 2?6M的鹽酸溶液中浸泡一段時(shí)間后進(jìn)行過(guò)濾和烘干,獲得純 化石墨; (2) 鎂熱還原 將純化石墨與鎂粉按質(zhì)量比1:0. 05?10混合后,在保護(hù)氣氛中加熱至500? 950°C,保持1?10小時(shí); (3) 除雜 將步驟(2)獲得的產(chǎn)物冷卻后,浸入濃度為0. 2?6M的鹽酸水溶液,除去雜質(zhì),經(jīng)過(guò)濾、 清洗和干燥后獲得硅與石墨復(fù)合材料; (4) 表面包覆 將步驟(3)獲得的復(fù)合材料與碳源一起加入高速攪拌機(jī)中,攪拌速度為500?2000 r/ min ; (5 )碳化 將包覆有碳源的石墨置于氣氛保護(hù)爐中進(jìn)行燒結(jié),以2?25°C /min的升溫速率升 至400?1000°C并保溫4?18小時(shí)即可得到硅碳復(fù)合負(fù)極材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池硅碳復(fù)合負(fù)極材料低成本制備方法,其特征 在于:步驟(1)中所述的石墨為微晶石墨、鱗片石墨中的至少一種,其中碳含量為80?90%, 二氧化娃含量為4?15%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池硅碳復(fù)合負(fù)極材料低成本制備方法,其特征 在于:步驟(2)和步驟(5)中使用的保護(hù)氣氛為氦氣、氮?dú)狻鍤?、二氧化碳中的至少一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池硅碳復(fù)合負(fù)極材料低成本制備方法,其特征 在于:步驟(4)中所述碳源為石油浙青、煤浙青、煤焦油中的至少一種,復(fù)合材料和碳源比 例為 1:0. 01 ?0? 1。
【文檔編號(hào)】H01M4/36GK104362315SQ201410576721
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】宋宏芳, 趙東輝, 戴濤, 周鵬偉 申請(qǐng)人:東莞市翔豐華電池材料有限公司